Nim：参数地址和可变性

Question

我正在对 expression has no address 背后的 Nim 政策下定决心。特别是，我有一个 C 函数，它接受某个数据缓冲区的指针（+ 长度等）。我知道这个函数不会修改数据。简体：

type
  Buffer = object
    data: seq[float]

proc wrapperForCCall(buf: Buffer) =
  # accessing either buf.addr nor buf.data.addr produces
  # Error: expression has no address
  # workaround:
  var tmp = buf.data          # costly copy
  callToC(tmp.len, tmp.addr)  # now it works

一方面，这是有道理的，因为参数的行为似乎与 let 绑定完全一样，后者也 "has no address"。另一方面，我对手册中的这个说法感到困惑：

var parameters are never necessary for efficient parameter passing.

据我所知，避免复制数据的唯一方法是：

将参数传递为 buf: var Buffer
传递引用，即使用 ref object.

在这两种情况下，这表明我的函数修改了数据。此外，它在调用方站点上引入了可变性（即用户不能再对他们的缓冲区使用 let 绑定）。我的关键问题是：由于 "I know" 和 callToC 是只读的，我可以说服 Nim 在没有副本的情况下允许这两种不变性吗？我知道这很危险，因为我必须确定调用是不可变的。因此，这将需要某种 "unsafe address" 机制，允许强制指针指向不可变数据？

我最后的参数地址之谜：我试图通过将类型更改为 Buffer {.bycopy.} = object 来明确复制的必要性。在这种情况下，副本已经在调用时发生，我希望现在可以访问该地址。为什么在这种情况下访问也被拒绝？

Answer 1

可以通过shallowCopy避免buf.data的深拷贝，例如：

var tmp: seq[float]
shallowCopy tmp, buf.data

{.byCopy.} pragma 仅影响调用约定（即对象是在堆栈上传递还是通过引用传递。

您不能获取 buf 的地址或其不在 ref 或 ptr 后面的任何部分，因为将值作为非 var 参数传递是承诺被调用者不修改参数。 shallowCopy 内置是一个不安全的功能，它绕过了保证（我记得建议 shallowCopy 应该适当地重命名为 unsafeShallowCopy 以反映这一点并有一个新的 shallowCopy 其中第二个参数也是 var 参数。

Answer 2

让我们首先澄清以下几点：

var parameters are never necessary for efficient parameter passing.

这通常是正确的，因为在 Nim 中，对象、序列和字符串等复杂值将通过地址（a.k.a。通过引用）传递给接受只读参数的过程。

当您需要将序列传递给外部 C/C++ 函数时，事情会变得有点复杂。最常见的方法是依赖 openarray 类型，它会自动将序列转换为一对数据指针和一个大小整数：

# Let's say we have the following C function:

{.emit: """

#include <stdio.h>

void c_call_with_size(double *data, size_t len)
{
  printf("first value: %f; size: %d \n" , data[0], len);
}

""".}

# We can import it like this:

proc c_call(data: openarray[float]) {.importc: "c_call_with_size", nodecl.}

# The usage is straight-forward:

type Buffer = object
  data: seq[float]

var b = Buffer(data: @[1.0, 2.0])

c_call(b.d)

生成的 C 代码中不会有任何副本。

现在，如果包装的 C 库不接受此处示例中的一对 data/size 参数，我建议围绕它创建一个小型 C 包装器（您可以创建一个头文件或只需使用 emit pragma 来创建必要的适配器函数或#defines）。

或者，如果您真的想亲自动手，可以使用以下辅助程序从序列中提取底层缓冲区：

proc rawBuffer[T](s: seq[T]): ptr T =
  {.emit: "result = `s`->data;".}

然后，可以像这样将原始缓冲区传递给 C：

{.emit: """

#include <stdio.h>

void c_call(double *data)
{
  printf("first value: %f \n", data[0]);
}

""".}

proc c_call(data: ptr float) {.importc: "c_call", nodecl.}

var b = Buffer(data: @[1.0, 2.0])
c_call(b.data.rawBuffer)

Answer 3

Nim 现在有一个 unsafeAddr 运算符，它甚至可以为 let 绑定和参数获取地址，从而避免 shallowCopy 变通方法。显然，必须非常小心，不要让指针后面的数据发生任何变化。

Nim：参数地址和可变性

Nim: Addresses of parameters and mutability

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